Question

我們知道，當(dāng)一條直線與一個(gè)圓有兩個(gè)公共點(diǎn)時(shí)，稱這條直線與這個(gè)圓相交．類似地，我們定義：當(dāng)一條直線與一個(gè)正方形有兩個(gè)公共點(diǎn)時(shí)，稱這條直線與這個(gè)正方形相交．
如圖，在平面直角坐標(biāo)系中，正方形OABC的頂點(diǎn)為O（0，0）、A（1，0）、B（1，1）、C（0，1）．
（1）判斷直線y=x+與正方形OABC是否相交，并說(shuō)明理由；
（2）設(shè)d是點(diǎn)O到直線y=-x+b的距離，若直線y=-x+b與正方形OABC相交，求d的取值范圍．

Answer 1

【答案】分析：（1）直線AB的解析式是x=1，直線BC的解析式是y=1，求出這兩條直線與直線y=x+的交點(diǎn)，判斷交點(diǎn)是否在正方形的邊上，就可以判斷；
（2）當(dāng)直線y=-x+b經(jīng)過(guò)點(diǎn)B時(shí)，直線與正方形只有一個(gè)公共點(diǎn)，可以求出d的值，當(dāng)直線在B的下方，在經(jīng)過(guò)O點(diǎn)的直線的上方時(shí)，直線與正方形相交．
解答：解：（1）相交．
∵直線y=x+與線段OC交于點(diǎn)（0，），同時(shí)直線y=x+與線段CB交于點(diǎn)（，1），
∴直線y=x+與正方形OABC相交；

（2）當(dāng)直線y=-x+b經(jīng)過(guò)點(diǎn)B時(shí)，
即有1=-+b，
∴b=+1．
即y=-x+1+，
記直線y=-x+1+與x、y軸的交點(diǎn)分別為D、E，
則D（，0），E（0，1+），
解法1：在Rt△BAD中，tan∠BDA===，
∴∠EDO=60°，∠OED=30度，
過(guò)O作OF₁⊥DE，垂足為F₁，則OF₁=d₁，
在Rt△OF₁E中，
∵∠OED=30°，
∴d₁=；

法2：∴DE=（3+），
過(guò)O作OF₁⊥DE，垂足為F₁，則OF₁=d₁，
∴d₁=×（1+）÷（3+）=，
∵直線y=-x+b與直線y=-x+1+平行，

法1：當(dāng)直線y=-x+b與正方形OABC相交時(shí)，一定與線段OB相交，且交點(diǎn)不與點(diǎn)O、B重合．
故直線y=-x+b也一定與線段OF₁相交，記交點(diǎn)為F，則F不與點(diǎn)O、F₁重合，且OF=d，
∴當(dāng)直線y=-x+b與正方形相交時(shí)，
有0＜d＜；

法2：當(dāng)直線y=-x+b與直線y=x（x＞0）相交時(shí)，
有x=-x+b，即x=，
當(dāng)0＜b＜1+時(shí)，0＜x＜1，0＜y＜1，
此時(shí)直線y=-x+b與線段OB相交，且交點(diǎn)不與點(diǎn)O、B重合；
當(dāng)b＞1+時(shí)，x＞1，
此時(shí)直線y=-x+b與線段OB不相交．
而當(dāng)b≤0時(shí)，直線y=-x+b不經(jīng)過(guò)第一象限，即與正方形OABC不相交．
∴當(dāng)0＜b＜1+時(shí)，d隨b的增大而增大，則直線y=-x+b與正方形OABC相交，
此時(shí)有0＜d＜．
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了待定系數(shù)法求函數(shù)解析式，正確確定直線與正方形相交的位置是解決本題的關(guān)鍵．